藍光DNA透照儀開源分享

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資料介紹

描述

凝膠電泳作為一種基于大小和電荷特性比較各種大分子（如 DNA 和 RNA）的有效方法而出現。將分析中的分子移入由瓊脂糖制成的凝膠中。然后將凝膠置于具有相反電荷的兩個電極之間并浸沒在電解質緩沖溶液中。因此，一旦將電壓施加到電極上，就會產生電場。結果，帶負電的分子在電場的作用下被吸引到帶正電的陽極。尺寸差異變得明顯，因為較小的分子將比較大的分子更快地穿過凝膠基質。關于協議的更多細節可以在別處找到。* * *

一旦電場的作用將分子分開，DNA 透射儀就被用來觀察凝膠基質中每個分子的位置。詳細地說，在凝膠中添加染色染料允許分子被波長在電磁光譜的紫外或藍色區域內的光熒光激發。存在具有不同可激發波長的各種染色染料* 。因此，透照儀對于從凝膠電泳過程中得出有意義的結論至關重要。然而，如下所示，這種設備往往非常昂貴。

市售透照器：

Thermofisher Scientific - -> 價格：2200 美元
VWR International --> 價格：742 美元
Analytik Jena --> 價格：2337 美元

對科學研究的財政支持有限的學生或小型實驗室經常被迫尋找替代方法來分析他們的凝膠。本項目展示了 DNA 透照儀系統的設計和組裝，該系統使用易于訪問的組件以可觀的成本進行。該項目可以由旨在獲得構建實驗室設備的實用技能的年輕學生或尋求快速且具有成本效益的凝膠分析方法的經驗豐富的科學家來解決。項目的復雜性保持在最低限度。可以進行進一步的修改以提高設備的性能。不需要電子設計或軟件編程方面的專業經驗。

項目劃分如下：

1.設計和3D打印所需的塑料零件。

2. 組裝機械部件。

3. 組裝電子元件以及對微控制器進行編程。

4. 測試設備并提出潛在的改進建議。

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1.設計和3D打印所需的塑料零件：

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設計過程分為三個部分：

封面（Screen_Perimete rs.stl + cover.stl）
LED 盒（Illuminator_Box.stl + Transparent_Glass.stl）
電子箱（Electronics_Box.stl + Box_Cover.stl）

每個組件的設計都是在 Fusion 360 中創建的。可以從下面的相應部分下載 STL 文件和 Fusion 360 模型。

2.組裝機械部件：

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1.1 --> 將少量 Krazy Glue 沉積在黑色周邊表面（標記為 #1）。

1.2 --> 橙色的紫外線防護罩（標記為#2）輕輕地沉積在黑色周邊組件上，表面上有少量膠水。等待 5 分鐘再進行下一步，讓膠水凝固。

1.3 --> 將少量 Krazy Glue 涂抹在黑色上蓋的內周邊（標記為 #3）。將上蓋輕輕對準橙色紫外線防護罩。等待 5 分鐘讓膠水完全凝固。

1.4 --> 簡要測量 LED 盒外部兩個等距位置，用于粘合兩個蓋鉸鏈。測量僅用于美學目的，不一定影響設備的性能。接下來，在兩個選定的區域上涂抹少量的 Krazy Glue，然后輕輕地放置門鉸鏈的一側。小心不要在旋轉區域上涂抹任何膠水。等待5分鐘讓膠水完全凝固。

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為了最大限度地從 LED 向 UV 橙色防護罩反射光，總共切割了 5 個鏡面金屬片并將其粘在 LED 盒的底部。

2.1 --> 仔細測量盒子底面的尺寸，并在板材的鏡面上做標記。然后，用剪刀輕輕剪下所需的感興趣區域。

2.2 --> 測量 LED 盒的每一面并將測量結果標記在鏡面玻璃板上，以類似方式進行。接下來，用剪刀剪下總共 4 塊，覆蓋盒子的每個內側。

2.3 --> 在盒子的每個內側涂上 Krazy 膠水，輕輕地粘上每個金屬部件。

2.3 --> 為了讓 LED 的電線連接到位于電子盒內的電子電路，使用首選工具創建一個直徑為 0.3 英寸的小孔。為此目的使用了傳統的鉆頭。

2.4 --> 為了使系列 LED 發出的光擴散，將先前印刷的塑料 PLA 片材沉積在盒子的上表面。可以測試不同的厚度以優化光在整個 PLA 塑料片材上的擴散。

3.1 --> 在電子盒右側鉆一個孔，以便插入電源插孔。確保根據電源插孔的尺寸選擇孔徑。

3.2 --> 將少量 Krazy 膠水涂在盒子的后周邊。輕輕地將盒子對準 LED 盒。等待 5 分鐘讓膠水凝固。不要將蓋子粘在電子盒上，因為必須焊接和插入電路元件。

3. 組裝電子元件以及對微控制器進行編程：

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將 Arduino Nano 焊接到 PCB 板上。
使用黑色跳線，將電源插孔的接地引腳連接到開關的接地引腳。
使用紅色跳線，將插孔的電源引腳連接到開關的中間電源引腳。這將使開關的 LED 指示燈在電源打開后亮起。
將 LED 燈條上的綠色數據線焊接到 Arduino 板的數字 PIN6 上。
將 LED 燈條的白色數據線焊接到 Arduino 板的 GND PIN。
將 LED 燈條上的紅色電源線焊接到開關的剩余電源引腳上。
將額外的跳線從開關的電源 PIN 焊接到 Arduino 板的 VIN PIN。這將允許來自插孔的輸入電壓為 Arduino 供電。

- Arduino編程

需要圖書館：Adafruit NeoPixel

Adafruit NeoPixel 庫中的軟件：strandtest

如果尚未下載，可以通過以下方式下載 Adafruit NeoPixel 庫：

工具
管理圖書館
關鍵字搜索 --> NEO
點擊安裝 --> Adafruit NeoPixel

如所提供的圖像所示，可以通過在與不需要的顏色相關的代碼行中添加“//”來調整 LED 燈條的顏色動態。由于應用程序只需要藍色，因此所有其他行都通過添加 --> "http://" 進行注釋。

void loop() {
  // Fill along the length of the strip in various colors...
  //colorWipe(strip.Color(255,   0,   0), 50); // Red
  //colorWipe(strip.Color(  0, 255,   0), 50); // Green
  colorWipe(strip.Color(  0,   0, 255), 50); // Blue

  // Do a theater marquee effect in various colors...
  //theaterChase(strip.Color(127, 127, 127), 50); // White, half brightness
  //theaterChase(strip.Color(127,   0,   0), 50); // Red, half brightness
  //theaterChase(strip.Color(  0,   0, 127), 50); // Blue, half brightness

  //rainbow(10);             // Flowing rainbow cycle along the whole strip
  //theaterChaseRainbow(50); // Rainbow-enhanced theaterChase variant
}